Mitóza, jej fázy, biologický význam

Najdôležitejšou zložkou bunkového cyklu je mitotický (proliferatívny) cyklus. Ide o komplex vzájomne súvisiacich a koordinovaných javov počas delenia buniek, ako aj pred a po ňom. Mitotický cyklus je súbor procesov prebiehajúcich v bunke od jedného delenia k ďalšiemu a končiaci vytvorením dvoch buniek ďalšej generácie. Okrem toho pojem životný cyklus zahŕňa aj obdobie, počas ktorého bunka plní svoje funkcie a obdobia odpočinku. V tomto čase je ďalší osud bunky neistý: bunka sa môže začať deliť (vstúpi do mitózy) alebo sa začať pripravovať na vykonávanie špecifických funkcií.

Hlavné štádiá mitózy.

1. Reduplikácia (samoduplikácia) genetickej informácie materskej bunky a jej rovnomerné rozdelenie medzi dcérske bunky. To je sprevádzané zmenami v štruktúre a morfológii chromozómov, v ktorých je sústredených viac ako 90 % informácií eukaryotickej bunky.

2. Mitotický cyklus pozostáva zo štyroch po sebe nasledujúcich období: presyntetický (alebo postmitotický) G1, syntetický S, postsyntetický (alebo premitotický) G2 a samotná mitóza. Predstavujú autokatalytickú medzifázu (prípravné obdobie).

Fázy bunkového cyklu:

1) presyntetický (G1). Vyskytuje sa bezprostredne po delení buniek. Syntéza DNA ešte neprebehla. Bunka aktívne rastie a ukladá látky potrebné na delenie: proteíny (históny, štrukturálne proteíny, enzýmy), RNA, molekuly ATP. Dochádza k deleniu mitochondrií a chloroplastov (t.j. štruktúr schopných samoreprodukcie). Organizačné znaky medzifázovej bunky sa obnovia po predchádzajúcom rozdelení;

2) syntetický (S). Genetický materiál sa duplikuje prostredníctvom replikácie DNA. Dochádza k nej polokonzervatívnym spôsobom, keď sa dvojzávitnica molekuly DNA rozchádza na dva reťazce a na každom z nich sa syntetizuje komplementárny reťazec.

Výsledkom sú dva identické dvojité závitnice DNA, z ktorých každý pozostáva z jedného nového a jedného starého vlákna DNA. Množstvo dedičného materiálu sa zdvojnásobí. Okrem toho pokračuje syntéza RNA a proteínov. Tiež malá časť mitochondriálnej DNA podlieha replikácii (hlavná časť je replikovaná v období G2);

3) postsyntetický (G2). DNA už nie je syntetizovaná, ale defekty vzniknuté pri jej syntéze v S perióde sú opravené (opravené). Taktiež sa akumuluje energia a živiny a pokračuje syntéza RNA a proteínov (hlavne jadra).

S a G2 priamo súvisia s mitózou, preto sú niekedy oddelené do samostatného obdobia - predprofázy.

Potom nastáva vlastná mitóza, ktorá pozostáva zo štyroch fáz. Proces delenia zahŕňa niekoľko po sebe nasledujúcich fáz a je to cyklus. Jeho trvanie je rôzne a vo väčšine buniek sa pohybuje od 10 do 50 hodín.V bunkách ľudského tela je trvanie samotnej mitózy 1-1,5 hodiny, perióda G2 interfázy je 2-3 hodiny, perióda S interfázy je 6-10 hodiny .

Etapy mitózy.

Proces mitózy je zvyčajne rozdelený do štyroch hlavných fáz: profáza, metafáza, anafáza a telofáza (obr. 1–3). Keďže je kontinuálny, zmena fáz prebieha hladko - jedna nepozorovane prechádza do druhej.

V profáze sa objem jadra zväčšuje a v dôsledku spiralizácie chromatínu vznikajú chromozómy. Na konci profázy je jasné, že každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov. Jadierka a jadrová membrána sa postupne rozpúšťajú a chromozómy sa objavujú náhodne umiestnené v cytoplazme bunky. Centrioly sa rozchádzajú smerom k pólom bunky. Vytvára sa štiepne vreteno achromatínu, ktorého niektoré vlákna idú od pólu k pólu a niektoré sú pripojené k centromérom chromozómov. Obsah genetického materiálu v bunke zostáva nezmenený (2n2хр).

Charakteristika fáz mitózy

Medzi hlavné udalosti profázy patrí kondenzácia chromozómov vo vnútri jadra a vytvorenie deliaceho vretienka v cytoplazme bunky. Rozpad jadierka v profáze je charakteristickým, ale nie povinným znakom pre všetky bunky.

Bežne sa začiatok profázy považuje za moment objavenia sa mikroskopicky viditeľných chromozómov v dôsledku kondenzácie intranukleárneho chromatínu. Ku zhutneniu chromozómov dochádza v dôsledku viacúrovňového skrutkovania DNA. Tieto zmeny sú sprevádzané zvýšením aktivity fosforyláz, ktoré modifikujú históny priamo zapojené do zloženia DNA. V dôsledku toho transkripčná aktivita chromatínu prudko klesá, nukleárne gény sú inaktivované a väčšina nukleárnych proteínov disociuje. Kondenzujúce sesterské chromatidy v skorej profáze zostávajú párované po celej svojej dĺžke pomocou kohezínových proteínov, ale na začiatku prometafázy sa spojenie medzi chromatidami udržiava len v oblasti centroméry. Neskorou profázou sa na každej centromére sesterských chromatíd vytvoria zrelé kinetochory, ktoré sú potrebné na to, aby sa chromozómy prichytili k mikrotubulom vretienka v prometafáze.

Spolu s procesmi intranukleárnej kondenzácie chromozómov sa v cytoplazme začína vytvárať mitotické vreteno - jedna z hlavných štruktúr bunkového deliaceho aparátu, zodpovedná za distribúciu chromozómov medzi dcérske bunky. Na tvorbe deliaceho vretienka vo všetkých eukaryotických bunkách sa podieľajú polárne telieska, mikrotubuly a chromozómové kinetochory.

Začiatok tvorby mitotického vretienka v profáze je spojený s dramatickými zmenami v dynamických vlastnostiach mikrotubulov. Polčas rozpadu priemerného mikrotubulu sa zníži približne 20-krát z 5 minút na 15 sekúnd. Rýchlosť ich rastu sa však v porovnaní s rovnakými medzifázovými mikrotubulami zvyšuje približne 2-krát. Polymerizujúce plusové konce sú „dynamicky nestabilné“ a náhle sa menia z rovnomerného rastu na rýchle skracovanie, pri ktorom často dochádza k depolymerizácii celého mikrotubulu. Je pozoruhodné, že pre správne fungovanie mitotického vretienka je nevyhnutná určitá rovnováha medzi procesmi zostavovania a depolymerizácie mikrotubulov, keďže ani stabilizované, ani depolymerizované mikrotubuly vretienka nie sú schopné presúvať chromozómy.

Spolu s pozorovanými zmenami dynamických vlastností mikrotubulov, ktoré tvoria vretenové filamenty, sa v profáze vytvárajú deliace póly. Centrozómy replikované v S fáze sa rozchádzajú v opačných smeroch v dôsledku interakcie pólových mikrotubulov rastúcich smerom k sebe. Svojimi mínusovými koncami sú mikrotubuly ponorené do amorfnej substancie centrozómov a polymerizačné procesy prebiehajú od plusových koncov smerujúcich k rovníkovej rovine bunky. V tomto prípade je pravdepodobný mechanizmus separácie pólov vysvetlený nasledovne: proteíny podobné dyneínu orientujú polymerizujúce plus konce polárnych mikrotubulov v paralelnom smere a proteíny podobné kinezínom ich naopak posúvajú smerom k deliacim pólom.

Paralelne s kondenzáciou chromozómov a tvorbou mitotického vretienka počas profázy dochádza k fragmentácii endoplazmatického retikula, ktoré sa rozpadá na malé vakuoly, ktoré sa potom rozchádzajú na perifériu bunky. Súčasne ribozómy strácajú spojenie s membránami ER. Cisterny Golgiho aparátu tiež menia svoju perinukleárnu lokalizáciu, pričom sa rozpadajú na jednotlivé diktyozómy distribuované v cytoplazme bez konkrétneho poradia.

Prometafáza

Prometafáza

Koniec profázy a začiatok prometafázy sú zvyčajne poznačené rozpadom jadrovej membrány. Množstvo lamina proteínov je fosforylovaných, v dôsledku čoho sa obal jadra fragmentuje na malé vakuoly a pórové komplexy miznú. Po deštrukcii jadrovej membrány sa chromozómy nachádzajú v jadrovej oblasti bez zvláštneho poradia. Čoskoro sa však všetci začnú hýbať.

V prometafáze sa pozoruje intenzívny, ale náhodný pohyb chromozómov. Spočiatku jednotlivé chromozómy rýchlo driftujú k najbližšiemu pólu mitotického vretienka rýchlosťou dosahujúcou 25 μm/min. V blízkosti deliacich pólov sa zvyšuje pravdepodobnosť interakcie novosyntetizovaných vretienkových mikrotubulov plus koncov s chromozómovými kinetochórmi. V dôsledku tejto interakcie sú kinetochorové mikrotubuly stabilizované pred spontánnou depolymerizáciou a ich rast čiastočne zabezpečuje odstránenie na ne naviazaného chromozómu v smere od pólu k ekvatoriálnej rovine vretienka. Na druhej strane chromozóm predbiehajú vlákna mikrotubulov prichádzajúce z opačného pólu mitotického vretienka. Interakciou s kinetochórmi sa podieľajú aj na pohybe chromozómov. V dôsledku toho sa sesterské chromatidy spájajú s opačnými pólmi vretena. Sila vyvinutá mikrotubulami z rôznych pólov nielen stabilizuje interakciu týchto mikrotubulov s kinetochórmi, ale v konečnom dôsledku privádza každý chromozóm do roviny metafázovej platne.

V bunkách cicavcov sa prometafáza zvyčajne vyskytuje v priebehu 10-20 minút. U neuroblastov kobyliek trvá toto štádium len 4 minúty a u endospermu Haemanthus a fibroblastov mloka asi 30 minút.

Metafáza

Metafáza

Na konci prometafázy sú chromozómy umiestnené v ekvatoriálnej rovine vretienka v približne rovnakých vzdialenostiach od oboch pólov delenia a tvoria metafázovú platňu. Morfológia metafázovej platne v živočíšnych bunkách sa spravidla vyznačuje usporiadaným usporiadaním chromozómov: oblasti centroméry smerujú do stredu vretienka a ramená smerujú k okraju bunky. V rastlinných bunkách chromozómy často ležia v rovníkovej rovine vretienka bez prísneho poriadku.

Metafáza zaberá významnú časť obdobia mitózy a vyznačuje sa relatívne stabilným stavom. Celý tento čas sú chromozómy držané v rovníkovej rovine vretena v dôsledku vyvážených napínacích síl kinetochorových mikrotubulov, ktoré vykonávajú oscilačné pohyby s nevýznamnou amplitúdou v rovine metafázovej platne.

V metafáze, ako aj počas iných fáz mitózy, pokračuje aktívna obnova vretienkových mikrotubulov intenzívnym zostavovaním a depolymerizáciou molekúl tubulínu. Napriek určitej stabilizácii zväzkov kinetochorových mikrotubulov dochádza k neustálemu opätovnému zostavovaniu interpolárnych mikrotubulov, ktorých počet dosahuje maximum v metafáze.

Na konci metafázy sa pozoruje jasné oddelenie sesterských chromatidov, medzi ktorými je spojenie zachované iba v centromerických oblastiach. Ramená chromatíd sú navzájom rovnobežné a medzera, ktorá ich oddeľuje, je jasne viditeľná.

Anafáza je najkratšia fáza mitózy, ktorá začína náhlou separáciou a následnou separáciou sesterských chromatidov smerom k opačným pólom bunky. Chromatidy sa rozchádzajú rovnomernou rýchlosťou dosahujúcou 0,5-2 µm/min a často nadobúdajú tvar V. Ich pohyb je poháňaný významnými silami, ktoré sa odhadujú na 10 dynov na chromozóm, čo je 10 000-násobok sily potrebnej na jednoduchý pohyb chromozómu cez cytoplazmu pozorovanou rýchlosťou.

Typicky, segregácia chromozómov v anafáze pozostáva z dvoch relatívne nezávislých procesov nazývaných anafáza A a anafáza B.

Anafáza A je charakterizovaná oddelením sesterských chromatidov k opačným pólom bunkového delenia. Za ich pohyb sú zodpovedné rovnaké sily, ktoré predtým držali chromozómy v rovine metafázovej platničky. Proces separácie chromatidov je sprevádzaný skrátením dĺžky depolymerizujúcich kinetochorových mikrotubulov. Navyše ich rozpad sa pozoruje hlavne v oblasti kinetochorov, od plusových koncov. Pravdepodobne je depolymerizácia mikrotubulov na kinetochóroch alebo v oblasti deliacich pólov nevyhnutnou podmienkou pre pohyb sesterských chromatidov, pretože ich pohyb sa zastaví pridaním taxolu alebo ťažkej vody, ktoré majú stabilizačný účinok na mikrotubuly. Mechanizmus, ktorý je základom segregácie chromozómov v anafáze A, zostáva neznámy.

Počas anafázy B sa samotné póly bunkového delenia rozchádzajú a na rozdiel od anafázy A k tomuto procesu dochádza v dôsledku zostavovania polárnych mikrotubulov z plusových koncov. Polymerizujúce antiparalelné vlákna vretena pri interakcii čiastočne vytvárajú silu odtláčajúcu póly od seba. Veľkosť relatívneho pohybu pólov v tomto prípade, ako aj stupeň prekrytia polárnych mikrotubulov v rovníkovej zóne bunky, sa medzi jednotlivcami rôznych druhov veľmi líšia. Okrem tlačných síl pôsobia na deliace póly ťahové sily z astrálnych mikrotubulov, ktoré vznikajú v dôsledku interakcie s proteínmi podobnými dyneínu na plazmatickej membráne bunky.

Postupnosť, trvanie a relatívny príspevok každého z dvoch procesov, ktoré tvoria anafázu, môžu byť extrémne odlišné. V cicavčích bunkách teda anafáza B začína ihneď po začiatku divergencie chromatíd k opačným pólom a pokračuje, kým sa mitotické vretienko nepredĺži 1,5-2 krát v porovnaní s metafázou. V niektorých iných bunkách sa anafáza B začína až potom, čo chromatidy dosiahnu deliace póly. U niektorých prvokov sa počas anafázy B vreteno predĺži 15-krát v porovnaní s metafázou. Anafáza B v rastlinných bunkách chýba.

Telofáza

Telofáza

Telofáza sa považuje za konečnú fázu mitózy; za jej začiatok sa považuje okamih, keď sa oddelené sesterské chromatidy zastavia na opačných póloch bunkového delenia. V skorej telofáze sa pozoruje dekondenzácia chromozómov a následne zväčšenie ich objemu. V blízkosti zoskupených jednotlivých chromozómov začína fúzia membránových vezikúl, čím sa začína rekonštrukcia jadrového obalu. Materiálom na konštrukciu membrán novovzniknutých dcérskych jadier sú fragmenty pôvodne dezintegrovanej jadrovej membrány materskej bunky, ako aj prvky endoplazmatického retikula. V tomto prípade sa jednotlivé vezikuly viažu na povrch chromozómov a spájajú sa. Postupne sa obnovuje vonkajšia a vnútorná jadrová membrána, obnovuje sa jadrová lamina a jadrové póry. Počas procesu obnovy jadrovej membrány sa diskrétne membránové vezikuly pravdepodobne pripájajú k povrchu chromozómov bez rozpoznania špecifických nukleotidových sekvencií, pretože experimenty ukázali, že obnova jadrovej membrány prebieha okolo molekúl DNA vypožičaných z akéhokoľvek organizmu, dokonca aj z bakteriálneho vírusu. Vo vnútri novovytvorených bunkových jadier sa chromatín rozptýli, obnoví sa syntéza RNA a jadierka sa stanú viditeľnými.

Paralelne s procesmi tvorby jadier dcérskych buniek v telofáze začína a končí demontáž vretenových mikrotubulov. Depolymerizácia prebieha v smere od deliacich pólov k ekvatoriálnej rovine bunky, od mínusových koncov k plusovým koncom. V tomto prípade najdlhšie pretrvávajú mikrotubuly v strednej časti vretena, ktoré tvoria zvyškové Flemingovo teleso.

Koniec telofázy sa prevažne zhoduje s delením tela materskej bunky - cytokinézou. V tomto prípade sa vytvoria dve alebo viac dcérskych buniek. Procesy vedúce k oddeleniu cytoplazmy začínajú uprostred anafázy a môžu pokračovať aj po ukončení telofázy. Mitóza nie je vždy sprevádzaná delením cytoplazmy, preto cytokinéza nie je klasifikovaná ako samostatná fáza mitotického delenia a zvyčajne sa považuje za súčasť telofázy.

Existujú dva hlavné typy cytokinézy: delenie priečnym zovretím buniek a delenie vytvorením bunkovej platničky. Rovina bunkového delenia je určená polohou mitotického vretienka a prebieha v pravom uhle k dlhej osi vretienka.

Keď sa bunka delí priečnou konstrikciou, miesto cytoplazmatického delenia sa predbežne položí počas anafázy, keď sa v rovine metafázovej platničky pod bunkovou membránou objaví kontraktilný prstenec aktínových a myozínových filamentov. Následne sa vplyvom činnosti kontraktilného prstenca vytvorí štiepna brázda, ktorá sa postupne prehlbuje až do úplného rozdelenia bunky. Na konci cytokinézy sa kontraktilný prstenec úplne rozpadne a plazmatická membrána sa zmrští okolo zvyškového Flemingovho telesa, ktoré pozostáva z nahromadenia zvyškov dvoch skupín polárnych mikrotubulov, ktoré sú tesne zbalené spolu s hustým matricovým materiálom.

Delenie tvorbou bunkovej platne začína pohybom malých vezikúl viazaných na membránu smerom k rovníkovej rovine bunky. Tu sa spájajú a vytvárajú diskovitú štruktúru obklopenú membránou - ranou bunkovou doskou. Malé vezikuly pochádzajú primárne z Golgiho aparátu a pohybujú sa smerom k ekvatoriálnej rovine pozdĺž zvyškových pólových mikrotubulov vretena, čím vytvárajú valcovú štruktúru nazývanú fragmoplast. Pri rozširovaní bunkovej platničky sa mikrotubuly raného fragmoplastu súčasne presúvajú na perifériu bunky, kde vďaka novým membránovým vezikulom pokračuje rast bunkovej platničky až do jej konečného splynutia s membránou materskej bunky. Po konečnom oddelení dcérskych buniek sa celulózové mikrofibrily uložia do bunkovej platne, čím sa dokončí tvorba tuhej bunkovej steny.

Všetky bunky nášho tela vznikajú z jednej pôvodnej bunky (zygoty) početnými deleniami. Vedci zistili, že počet takýchto delení je obmedzený. Úžasnú presnosť bunkovej reprodukcie zabezpečujú mechanizmy vyladené v priebehu miliárd rokov evolúcie. Ak dôjde k zlyhaniu v systéme delenia buniek, organizmus sa stáva neživotaschopným. V tejto lekcii sa dozviete, ako prebieha reprodukcia buniek. Po zhliadnutí lekcie si môžete samostatne preštudovať tému „Rozdelenie buniek. mitóza“, zoznámiť sa s mechanizmom bunkového delenia. Dozviete sa, ako prebieha proces bunkového delenia (karyogenéza a cytogenéza), ktorý sa nazýva „mitóza“, aké fázy zahŕňa a akú úlohu zohráva v rozmnožovaní a živote organizmov.

Téma: Bunková úroveň

Lekcia: Delenie buniek. Mitóza

1. Úvod

Téma lekcie: „Delenie buniek. Mitóza“.

Americký biológ a nositeľ Nobelovej ceny H. J. Miller napísal: „Každú sekundu v našom tele sa stovky miliónov neživých, ale veľmi disciplinovaných malých balerínok zbiehajú, rozchádzajú, zoraďujú a rozchádzajú rôznymi smermi, ako tanečnice na plese predvádzajúce zložité kroky. starodávny tanec. Tento najstarší tanec na Zemi je Tanec života. V takýchto tancoch bunky tela dopĺňajú svoje rady a my rastieme a existujeme.“

Jedna z hlavných charakteristík živých vecí – sebareprodukcia – je určená na bunkovej úrovni. Pri mitotickom delení vznikajú z jednej rodičovskej bunky dve dcérske bunky, čo zabezpečuje kontinuitu života a prenos dedičnej informácie.

Životnosť bunky od začiatku jedného delenia po ďalšie delenie sa nazýva bunkový cyklus (obr. 1).

Obdobie medzi bunkovými deleniami sa nazýva interfáza.

Ryža. 1. Bunkový cyklus (proti smeru hodinových ručičiek - zhora nadol)

3. Štádiá bunkového delenia

Delenie eukaryotických buniek možno rozdeliť do dvoch štádií. Najprv dochádza k deleniu jadra (karyogenéza), po ktorom nasleduje cytoplazmatické delenie (cytogenéza).

Ryža. 2. Vzťah medzi medzifázou a mitózou v živote bunky

Medzifáza

Interfáza bola objavená v 19. storočí, keď vedci študovali morfológiu buniek. Nástrojom na štúdium buniek bol svetelný mikroskop a najzreteľnejšie zmeny v štruktúre buniek nastali počas delenia. Stav bunky medzi dvoma deleniami sa nazýva „interfáza“ - medzifáza.

Najdôležitejšie procesy v živote bunky (ako je transkripcia, translácia a replikácia) prebiehajú počas interfázy.

Bunka sa delí 1 až 3 hodiny a medzifáza môže trvať od 20 minút do niekoľkých dní.

Interfáza (na obr. 3 - I) pozostáva z niekoľkých medzifáz:

Ryža. 3. Fázy bunkového cyklu

G1 fáza (počiatočná rastová fáza - presyntetická): dochádza k transkripcii, translácii a syntéze proteínov;

S-fáza (syntetická fáza): dochádza k replikácii DNA;

G2 fáza (postsyntetická fáza): bunka sa pripravuje na mitotické delenie.

Diferencované bunky, ktoré sa už nedelia, nevstupujú do fázy G2 a môžu zostať v kľude vo fáze G0.

Pred začiatkom delenia jadra sa chromatín (ktorý v skutočnosti obsahuje dedičnú informáciu) kondenzuje a premieňa na chromozómy, ktoré sú viditeľné vo forme vlákien. Odtiaľ pochádza názov bunkového delenia: „mitóza“, čo v preklade znamená „vlákno“.

4. Mitóza. Fázy mitózy

Mitóza je nepriame bunkové delenie, pri ktorom sa z jednej rodičovskej bunky vytvoria dve dcérske bunky s rovnakou sadou chromozómov ako materská bunka.

Tento proces zabezpečuje zväčšovanie buniek, rast a regeneráciu organizmov.

V jednobunkových organizmoch mitóza zabezpečuje nepohlavné rozmnožovanie.

Proces delenia mitózou prebieha v 4 fázach, počas ktorých sú kópie dedičnej informácie (sesterské chromozómy) rovnomerne rozdelené medzi bunky (obr. 2).

	Profáza. Chromozómy sú špirálovité. Každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov. Jadrový obal sa rozpúšťa, centrioly sa delia a posúvajú smerom k pólom. Začína sa vytvárať vreteno - systém proteínových filamentov pozostávajúci z mikrotubulov, z ktorých niektoré sú pripojené k chromozómom, niektoré sa tiahnu od centriolu k druhému.
	Metafáza. Chromozómy sa nachádzajú v rovníkovej rovine bunky.
	Anaphase. Chromozómy, ktoré tvoria chromozómy, sa presúvajú k pólom bunky a stávajú sa novými chromozómami.
	Telofáza. Začína sa despiralizácia chromozómov. Vznik jadrovej membrány, bunkového septa, vznik dvoch dcérskych buniek.

Ryža. 4. Fázy mitózy: profáza, metafáza, anafáza, telofáza

5. Profázujte

Prvá fáza mitózy je profáza. Pred začiatkom delenia, počas syntetického obdobia interfázy, sa počet nositeľov dedičnej informácie – transkripcie DNA – zdvojnásobí.

DNA sa potom čo najviac spojí s histónovými proteínmi a špirálovito sa vytvorí chromozómy. Každý chromozóm pozostáva z dvoch sesterských chromatid spojených centromérou (pozri video). Chromatidy sú navzájom pomerne presné kópie - genetický materiál (DNA) chromatidov sa kopíruje počas syntetického obdobia medzifázy.

Množstvo DNA v bunkách je označené ako 4c: po replikácii v syntetickom období interfázy je dvakrát väčšie ako počet chromozómov, ktorý je označený ako 2n.

V profáze sa zničí jadrová membrána a jadierka. Centrioly sa rozchádzajú k pólom bunky a pomocou mikrotubulov začínajú vytvárať deliace vreteno. Na konci profázy jadrový obal úplne zmizne.

6. Metafáza

Druhá fáza mitózy je metafáza. V metafáze sú chromozómy pripojené centromérom k závitom vretena siahajúcim od centriolov (pozri video). Mikrotubuly sa začínajú vyrovnávať na dĺžku, v dôsledku čoho sa chromozómy zoraďujú v centrálnej časti bunky - na jej rovníku. Keď sú centroméry umiestnené v rovnakej vzdialenosti od pólov, ich pohyb sa zastaví.

Vo svetelnom mikroskope môžete vidieť metafázovú platňu, ktorá je tvorená chromozómami umiestnenými na rovníku bunky. Metafáza a nasledujúca anafáza zabezpečujú rovnomernú distribúciu dedičnej informácie sesterských chromatidov medzi bunkami.

7. Anafáza

Ďalšou fázou mitózy je anafáza. Je najkratšia. Centroméry chromozómov sa delia a každá z uvoľnených sesterských chromatíd sa stáva nezávislým chromozómom.

Vretenové vlákna posúvajú sesterské chromatidy k pólom buniek.

V dôsledku anafázy je na póloch zostavený rovnaký počet chromozómov ako v pôvodnej bunke. Množstvo DNA na bunkových póloch sa stáva 2C a počet chromozómov (sesterských chromatidov) sa stáva 2n.

8. Telofáza

Konečným štádiom mitózy je telofáza. Jadrový obal sa začína vytvárať okolo chromozómov (sesterských chromatidov) zhromaždených na póloch bunky. V bunke sa na póloch objavia dve jadrá.

Vyskytujú sa procesy opačné k profáze: DNA a proteíny chromozómov začínajú dekondenzovať a chromozómy prestávajú byť viditeľné vo svetelnom mikroskope, vytvárajú sa jadrové membrány, vytvárajú sa jadierka, v ktorých začína transkripcia a miznú vlákna vretienka.

Koniec telofázy sa prevažne zhoduje s rozdelením tela materskej bunky - cytokinézou.

9. Cytokinéza

Cytokinéza

Distribúcia cytoplazmy v rastlinných a živočíšnych bunkách prebieha odlišne. V rastlinných bunkách sa v mieste metafázovej platničky vytvorí bunková stena, ktorá rozdelí bunku na dve dcérske bunky. Na tom sa podieľa štiepne vreteno s tvorbou špeciálnej štruktúry - fragmoplastu. Živočíšne bunky sa delia a vytvárajú zúženie.

Mitóza produkuje dve bunky, ktoré sú geneticky identické s tou pôvodnou, hoci každá obsahuje iba jednu kópiu genetickej informácie rodičovskej bunky. Kopírovanie dedičnej informácie nastáva počas syntetického obdobia medzifázy.

Niekedy nedochádza k deleniu cytoplazmy a vytvárajú sa dvoj- alebo viacjadrové bunky.

Celý proces mitotického delenia trvá niekoľko minút až niekoľko hodín, v závislosti od druhovej charakteristiky živých organizmov.

10. Biologický význam mitózy

Biologický význam mitózy spočíva v udržiavaní konštantného počtu chromozómov a genetickej stability organizmov.

Okrem mitózy existujú aj iné typy delenia.

Takmer vo všetkých eukaryotických bunkách dochádza k takzvanému priamemu deleniu – amitóze.

Počas amitózy nedochádza k tvorbe vretienka a chromozómov. Distribúcia genetického materiálu prebieha náhodne.

Bunky sa spravidla delia amitózou a dokončujú svoj životný cyklus. Napríklad kožné epiteliálne bunky alebo ovariálne folikulárne bunky. Amitóza sa vyskytuje aj pri patologických procesoch, napríklad pri zápaloch alebo malígnych nádoroch.

Porucha mitózy

Správny priebeh mitózy môžu narušiť vonkajšie faktory. Napríklad pod vplyvom röntgenového žiarenia sa môžu chromozómy zlomiť. Potom sa obnovia pomocou špeciálnych enzýmov. Môžu sa však vyskytnúť chyby. Látky ako alkoholy a étery môžu narušiť pohyb chromozómov k pólom bunky, čo vedie k nerovnomernému rozloženiu chromozómov. V týchto prípadoch bunka zvyčajne odumiera.

Existujú látky, ktoré ovplyvňujú vreteno, ale neovplyvňujú distribúciu chromozómov. V dôsledku toho sa jadro nerozdelí a jadrový obal spojí dohromady všetky chromozómy, ktoré mali byť rozdelené medzi nové bunky. Vznikajú bunky s dvojitou sadou chromozómov. Takéto organizmy s dvojitou alebo trojitou sadou chromozómov sa nazývajú polyploidy. Spôsob získavania polyploidov je široko používaný v šľachtení na vytvorenie odolných odrôd rastlín.

11. Zhrnutie lekcie

V lekcii sa hovorilo o delení buniek prostredníctvom mitózy. V dôsledku mitózy sa spravidla vytvoria dve bunky, identické v množstve a kvalite genetického materiálu s materskou bunkou.

Domáca úloha

1. Čo je bunkový cyklus? Aké fázy ho tvoria?

2. Aký proces sa nazýva mitóza?

3. Čo sa stane s bunkou počas mitózy?

4. Opíšte každú fázu mitózy. Aký je biologický význam mitotického delenia?

5. Diskutujte s rodinou a priateľmi o význame mitózy a jej vzťahu k rastu a vývoju mnohobunkových organizmov, ľudskému zdraviu a dĺžke života.

1. Biológia. rf.

2. GlavRef.

3. Vedecký a vzdelávací portál „Celá biológia“.

4. YouTube.

5. Trifonov E.V. Ľudská pneumatickápsychosomatológia. Rusko-anglicko-ruská encyklopédia.

6. Stránka učiteľa chémie a biológie.

7. Wikipedia.

Bibliografia

1. Mamontov S. G., Zakharov V. B., Agafonova I. B., Sonin N. I. Biológia. Všeobecné vzory. - M.: Drop, 2009.

2. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Biology. Úvod do všeobecnej biológie a ekológie. Učebnica pre 9. ročník. 3. vyd., stereotyp. - M.: Drop, 2002.

3. Ponomareva I. N., Kornilova O. A., Chernova N. M. Základy všeobecnej biológie. 9. ročník: Učebnica pre žiakov 9. ročníka všeobecnovzdelávacích inštitúcií / Ed. Prednášal prof. I. N. Ponomareva. - 2. vyd. prepracované - M.: Ventana-Graf, 2005.

Existujú štyri fázy mitózy: profáza, metafáza, anafáza a telofáza. IN profáza jasne viditeľné centrioles- útvary nachádzajúce sa v bunkovom centre a hrajúce úlohu pri delení dcérskych chromozómov živočíchov. (Pripomeňme, že vyššie rastliny nemajú centrioly v bunkovom centre, ktoré organizuje delenie chromozómov). Uvažujeme o mitóze na príklade živočíšnej bunky, pretože prítomnosť centriolu robí proces delenia chromozómov viditeľnejším. Centrioly sa delia a presúvajú do rôznych pólov bunky. Z centriolov sa rozprestierajú mikrotubuly, ktoré tvoria vlákna vretienka, ktoré reguluje divergenciu chromozómov k pólom deliacej sa bunky.
Na konci profázy sa jadrová membrána rozpadne, jadierko postupne zanikne, chromozómy sa špirálovito rozkrútia a v dôsledku toho sa skracujú a hrubnú a dajú sa už pozorovať pod svetelným mikroskopom. Sú ešte lepšie viditeľné v ďalšej fáze mitózy - metafáza.
V metafáze sú chromozómy umiestnené v ekvatoriálnej rovine bunky. Je jasne viditeľné, že každý chromozóm pozostávajúci z dvoch chromatidov má zúženie - centroméra. Chromozómy sú pripojené k vretenovému vláknu svojimi centromérmi. Po delení centroméry sa každá chromatida stáva nezávislým dcérskym chromozómom.
Potom prichádza ďalšia fáza mitózy - anafázy, počas ktorej sa dcérske chromozómy (chromatidy jedného chromozómu) rozchádzajú na rôzne póly bunky.
Ďalšou fázou bunkového delenia je telofáza. Začína po tom, čo dcérske chromozómy pozostávajúce z jednej chromatidy dosiahli póly bunky. V tomto štádiu chromozómy opäť despirujú a nadobúdajú rovnaký vzhľad, aký mali pred začiatkom bunkového delenia v interfáze (dlhé tenké vlákna). Okolo nich sa objaví jadrový obal a v jadre sa vytvorí jadierko, v ktorom sa syntetizujú ribozómy. Počas procesu delenia cytoplazmy sú všetky organely (mitochondrie, Golgiho komplex, ribozómy atď.) rozdelené medzi dcérske bunky viac-menej rovnomerne.
V dôsledku mitózy sa teda jedna bunka zmení na dve, z ktorých každá má pre daný typ organizmu charakteristický počet a tvar chromozómov, a teda konštantné množstvo DNA.
Celý proces mitózy trvá v priemere 1-2 hodiny, jeho trvanie je pre rôzne typy buniek trochu odlišné. Závisí to aj od podmienok prostredia (teplota, svetelné podmienky a iné ukazovatele).
Biologický význam mitózy spočíva v tom, že zabezpečuje stálosť počtu chromozómov vo všetkých bunkách tela. Všetky somatické bunky vznikajú v dôsledku mitotického delenia, ktoré zabezpečuje rast tela. Počas procesu mitózy sú látky chromozómov materskej bunky rozdelené striktne rovnomerne medzi dve dcérske bunky z nej pochádzajúce. V dôsledku mitózy dostávajú všetky bunky v tele rovnakú genetickú informáciu.

Mitóza- ide o bunkové delenie, pri ktorom sú dcérske bunky geneticky identické s matkou a navzájom. To znamená, že počas mitózy sa chromozómy zdvojnásobia a rozdelia medzi dcérske bunky tak, že každá dostane jednu chromatídu z každého chromozómu.

V mitóze existuje niekoľko štádií (fáz). Samotnej mitóze však predchádza dlhá medzifázou. Mitóza a interfáza spolu tvoria bunkový cyklus. Počas interfázy bunka rastie, tvoria sa v nej organely a aktívne prebiehajú procesy syntézy. Počas syntetického obdobia interfázy sa DNA zdvojuje, t.j.

Po duplikácii chromatíd zostávajú v oblasti spojené centroméry t.j. chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov.

Samotná mitóza má zvyčajne štyri hlavné štádiá (niekedy aj viac).

Prvá fáza mitózy je profáza. Počas tejto fázy sa chromozómy špirálovito rozvinú a získajú kompaktný, skrútený tvar. Z tohto dôvodu sú procesy syntézy RNA nemožné. Jadierka miznú, čo znamená, že sa netvoria ani ribozómy, t.j. syntetické procesy v bunke sú pozastavené. Centrioly sa rozchádzajú k pólom (na rôzne konce) bunky a začína sa vytvárať deliace vreteno. Na konci profázy sa jadrový obal rozpadne.

Prometafáza- Toto je štádium, ktoré nie je vždy oddelené. Procesy, ktoré sa v ňom vyskytujú, možno pripísať neskorej profáze alebo skorej metafáze. V prometafáze sa chromozómy ocitnú v cytoplazme a náhodne sa pohybujú po bunke, kým sa nespoja s vretenovitým závitom v oblasti centroméry.

Vlákno je mikrotubul vytvorený z proteínového tubulínu. Rastie pripojením nových tubulínových podjednotiek. V tomto prípade sa chromozóm vzďaľuje od pólu. Zo strany druhej tyče sa na ňu tiež prichytí vretenový závit a tiež ju odtláča od tyče.

Druhá fáza mitózy - metafáza. Všetky chromozómy sa nachádzajú blízko v rovníkovej oblasti bunky. Dve vlákna vretena sú pripojené k ich centromérom. V mitóze je metafáza najdlhším štádiom.

Tretia etapa mitózy je anafázy. V tejto fáze sú chromatidy každého chromozómu od seba oddelené a vďaka vláknam vretien, ktoré ich ťahajú, sa pohybujú k rôznym pólom. Mikrotubuly už nerastú, ale rozkladajú sa. Anafáza je pomerne rýchla fáza mitózy. Keď sa chromozómy rozchádzajú, bunkové organely v približne rovnakých množstvách sa tiež rozchádzajú bližšie k pólom.

Štvrtá fáza mitózy je telofáza- v mnohom opak profázy. Chromatidy sa zhromažďujú na póloch buniek a odvíjajú sa, t.j. dešpirujú. Okolo nich sa tvoria jadrové membrány. Vznikajú jadierka a začína sa syntéza RNA. Štiepne vreteno sa začína zrútiť. Ďalej sa cytoplazma delí - cytokinéza. V živočíšnych bunkách k tomu dochádza v dôsledku invaginácie membrány a tvorby zúženia. V rastlinných bunkách sa membrána začína formovať vnútorne v rovníkovej rovine a smeruje na perifériu.

Mitóza. Tabuľka

Fáza	Procesy
Profáza	Špiralizácia chromozómov. Zmiznutie jadierok. Rozpad jadrového obalu. Začiatok tvorby vretena.
Prometafáza	Prichytenie chromozómov k závitom vretienka a ich pohyb k rovníkovej rovine bunky.
Metafáza	Každý chromozóm je stabilizovaný v rovníkovej rovine dvoma vláknami pochádzajúcimi z rôznych pólov.
Anaphase	Zlomené centroméry chromozómov. Každá chromatid sa stáva nezávislým chromozómom. Sesterské chromatidy sa pohybujú na rôzne póly bunky.
Telofáza	Despiralizácia chromozómov a obnovenie syntetických procesov v bunke. Tvorba jadierok a jadrovej membrány. Zničenie štiepneho vretena. Duplikácia centriolu. Cytokinéza je rozdelenie bunkového tela na dve časti.

Čas od jedného k druhému. Prebieha v dvoch po sebe nasledujúcich etapách – medzifáza a samotné delenie. Trvanie tohto procesu sa líši a závisí od typu bunky.

Interfáza je obdobie medzi dvoma bunkovými deleniami, čas od posledného delenia do odumretia bunky alebo straty schopnosti deliť sa.

Počas tohto obdobia bunka rastie a zdvojnásobuje svoju DNA, ako aj mitochondrie a plastidy. Medzifázou prechádzajú aj iné organické zlúčeniny. Proces syntézy prebieha najintenzívnejšie v syntetickom období medzifázy. V tomto čase sa jadrové chromatidy zdvojnásobia, akumuluje sa energia, ktorá sa využije pri delení. Zvyšuje sa aj počet bunkových organel a centriolov.

Interfáza zaberá takmer 90 % bunkového cyklu. Potom nastáva mitóza, ktorá je hlavnou metódou bunkového delenia u eukaryotov (organizmov, ktorých bunky obsahujú vytvorené jadro).

Počas mitózy sa chromozómy zhutňujú a vytvára sa špeciálny aparát, ktorý je zodpovedný za rovnomernú distribúciu dedičných informácií medzi bunkami, ktoré sa tvoria v dôsledku tohto procesu.

Prebieha v niekoľkých etapách. Štádiá mitózy sa vyznačujú individuálnymi charakteristikami a určitým trvaním.

Fázy mitózy

Počas delenia mitotických buniek prechádzajú príslušné fázy mitózy: profáza, nasleduje metafáza, anafáza a konečnou fázou je telofáza.

Fázy mitózy sú charakterizované nasledujúcimi znakmi:

Aký je biologický význam procesu mitózy?

Fázy mitózy prispievajú k presnému prenosu dedičnej informácie do dcérskych buniek bez ohľadu na počet delení. V tomto prípade každý z nich dostane 1 chromatídu, ktorá pomáha udržiavať konštantný počet chromozómov vo všetkých bunkách, ktoré sa tvoria v dôsledku delenia. Práve mitóza zabezpečuje prenos stabilného súboru genetického materiálu.